EP2539912B1

EP2539912B1 - Schaltungsanordnung zum betreiben eines hausgerätes und entsprechendes verfahren

Info

Publication number: EP2539912B1
Application number: EP11703180.7A
Authority: EP
Inventors: Holger Helmschmidt; Günter GIETL; Martin Bischoff; Sebastian Evard; Lothar Knopp; Guido Sattler; Károly ZARUBA; Christian HÖNLE; Ralf Krebs
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2011-02-02
Publication date: 2014-12-31
Anticipated expiration: 2031-02-02
Also published as: EP2539912A1; CN102770934B; CN102770934A; PL2539912T3; EA022259B1; EA201290762A1; WO2011104073A1; DE102010002277A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Hausgerätes. Sie umfasst einen Schaltungseingang zum Anlegen einer Versorgungswechselspannung, eine Steuereinrichtung zum Steuern von Betriebsprozessen des Hausgerätes, wie auch eine mit der Steuereinrichtung gekoppelte Spannungsversorgungseinheit - zum Beispiel ein Netzteil - zum Bereitstellen einer Betriebsgleichspannung für die Steuereinrichtung, nämlich aus der Versorgungswechselspannung. Die Schaltungsanordnung umfasst außerdem einen durch eine Bedienperson betätigbaren Taster, über welchen die Spannungsversorgungseinheit mit dem Schaltungseingang gekoppelt werden kann. Die Schaltungsanordnung umfasst auch einen parallel zum Taster geschalteten elektrischen Schalter. Dieser kann durch die Steuereinrichtung zwischen einem elektrisch leitenden Schaltzustand, in welchem die Spannungsversorgungseinheit über diesen Schalter mit dem Schaltungseingang gekoppelt ist, und einem elektrisch sperrenden Schaltzustand geschaltet werden. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben eines Hausgerätes.
Solche Schaltungsanordnungen und Verfahren sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt, nämlich beispielsweise aus den Druckschriften WO 2009/071412 A1 und DE 10 2007 058 380 A1 . Erstere Druckschrift beschreibt eine elektronische Schaltung mit einem Taster, mit dessen Hilfe eine Bedienperson das Hausgerät einschalten kann. Über den Taster wird eine Spule eines Stromstoßrelais bestromt, so dass ein Netzteil über selbiges Relais nach Betätigen des Tasters mit einem Schaltungseingang und somit mit einem elektrischen Versorgungsnetz gekoppelt wird. Das Relais kann durch eine Steuereinrichtung wieder geöffnet werden, und zwar durch Ansteuerung eines parallel zum Taster geschalteten Triacs. Es ist somit einerseits gewährleistet, dass das Hausgerät nach Beendigung eines Betriebsprozesses durch die Steuereinrichtung ausgeschaltet werden kann und somit keine elektrische Energie mehr aufnehmen kann; andererseits kann durch Einsatz eines bistabilen Relais ein bereits begonnener Betriebsprozess nach Ausfall und Wiederkehr der Netzspannung ordnungsgemäß abgeschlossen werden.
Im Gegenstand gemäß Druckschrift DE 10 2007 058 380 A1 wird das Netzteil sogar über zwei separate elektrische Schalter mit elektrischer Energie versorgt, die nach Betätigen des Tasters angesteuert und geschlossen werden, nämlich durch eine Steuereinrichtung. Einer der elektrischen Schalter ist ein bistabiles Relais und dient außerdem zur Verriegelung einer Tür des Hausgerätes. Der andere Schalter ist ein monostabiles Relais, welches durch die Steuereinrichtung unmittelbar nach Betätigen des Tasters geschlossen wird. Beide Schalter können nach Abschluss eines Betriebsprozesses des Hausgerätes geöffnet werden, und das Hausgerät verbraucht keine elektrische Energie. US-A-4866955 offenbart eine Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Hausgerätes mit einer Steuereinrichtung und einer Zustandserfassungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen Schaltzustand des Tasters zu erfassen und ein den Schaltzustand des Tasters wiedergebendes Zustandssignal an die Steuereinrichtung auszugeben. Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Weg aufzuzeigen, wie die Funktionalität einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Gattung im Vergleich zum Stand der Technik erweitert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltungsanordnung wie auch durch ein Hausgerät sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der nachfolgenden Beschreibung. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung gemäß jeder der Kategorien Schaltungsanordnung, Hausgerät und Verfahren entsprechen vorteilhafte Ausführungen gemäß der jeweils anderen Kategorien, und dies auch dann, wenn dies hierin nicht explizit erwähnt ist.
Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Hausgerätes umfasst einen Schaltungseingang zum Anlegen einer Versorgungswechselspannung, eine Steuereinrichtung zum Steuern von Betriebsprozessen des Hausgerätes, eine mit der Steuereinrichtung gekoppelte Spannungsversorgungseinheit zum Bereitstellen einer Betriebsgleichspannung für die Steuereinrichtung aus der Versorgungswechselspannung, einen durch eine Bedienperson betätigbaren Taster, über welchen die Spannungsversorgungseinheit mit dem Schaltungseingang koppelbar ist, und einen parallel zum Taster geschalteten elektrischen Schalter, welcher durch die Steuereinrichtung zwischen einem elektrisch leitenden Schaltzustand, in welchem die Spannungsversorgungseinheit mit dem Schaltungseingang gekoppelt ist, und einem elektrisch sperrenden Schaltzustand schaltbar ist. Die Schaltungsanordnung umfasst eine mit dem Taster und der Steuereinrichtung gekoppelte Zustandserfassungseinrichtung, die einen Schaltzustand des Tasters erfasst und ein diesen Schaltzustand wiedergebendes Zustandssignal an die Steuereinrichtung ausgibt. Die Steuereinrichtung kann den elektrischen Schalter abhängig von dem Zustandssignal schalten.
Ferner ist eine Entkopplungseinrichtung zwischen dem elektrischen Schalter und der Zustandserfassungseinrichtung geschaltet. Eine solche Entkopplungseinrichtung kann dazu dienen, die Zustandserfassungseinrichtung zumindest teilweise von dem elektrischen Schalter elektrisch zu entkoppeln.
Für eine vollständige elektrische Entkopplung der Zustandserfassungseinrichtung von dem elektrischen Schalter kann bevorzugt die Entkopplungseinrichtung eine Diode aufweisen, deren Kathode mit dem elektrischen Schalter und deren Anode mit der Zustandserfassungseinrichtung gekoppelt ist. Ergänzend oder alternativ kann die Entkopplungseinrichtung einen Ohmschen Widerstand aufweisen.
Die Funktionalität der Schaltungsanordnung im Vergleich zum Stand der Technik wird somit durch eine von der Spannungsversorgungseinheit separate Zustandserfassungseinrichtung verbessert, welche den jeweils augenblicklichen Schaltzustand des Tasters detektiert und ein Zustandssignal an die Steuereinrichtung ausgibt. Dieses Zustandssignal charakterisiert den Schaltzustand des Tasters. Es wird ferner durch die Entkopplungseinrichtung sichergestellt, dass - wenn der elektrische Schalter geschlossen ist - die Zustandserfassungseinrichtung von dem elektrischen Versorgungsnetz zumindest teilweise elektrisch entkoppelt ist und das Zustandssignal somit nicht verfälscht wird. Es sind somit eine eindeutige Detektion des augenblicklichen Schaltzustands des Tasters und eine eindeutige Erkennung einer Betätigung des Tasters möglich.
Eine Bedienperson kann somit den Taster betätigen, um das Hausgerät auszuschalten. Die Steuereinrichtung erhält dann quasi einen Ausschaltbefehl und kann die elektrischen Verbraucher, wie auch andere Komponenten des Hausgerätes in einen sicheren Zustand bringen und anschließend den elektrischen Schalter öffnen, um das Hausgerät vom elektrischen Versorgungsnetz zu trennen. Das Ausschalten des Hausgerätes erfolgt somit - anders als im Gegenstand gemäß Druckschrift WO 2009/071412 A1 - über die Steuereinrichtung; der elektrische Schalter kann nicht unabhängig von der Steuereinrichtung geöffnet werden. Dies erhöht die Zuverlässigkeit des Hausgerätes. Die Steuereinrichtung kann nämlich die Komponenten des Hausgerätes in einen sicheren Zustand bringen bzw. ordnungsgemäß ausschalten, bevor sie sich selbst und das gesamte Hausgerät von dem Versorgungsnetz trennt.
Als Zustandssignal kann die Zustandserfassungseinrichtung eine elektrische Spannung bereitstellen und an die Steuereinrichtung ausgeben. Die elektrische Spannung kann in einem offenen Schaltzustand des Tasters zumindest eine erste Eigenschaft und in einem geschlossenen, also betätigten Schaltzustand des Tasters zumindest eine zweite Eigenschaft aufweisen. Eine Eigenschaft kann hier beispielsweise ein Amplitudenwert oder ein Frequenzwert sein. Die Zustandserfassungseinrichtung kann mit einem elektrischen Kontaktelement des Tasters gekoppelt sein; dann ist die Zustandserfassungseinrichtung im geschlossenen Schaltzustand des Tasters mit dem elektrischen Versorgungsnetz gekoppelt, nämlich über den Taster. Die Zustandserfassungseinrichtung kann auch mit einer Gleichspannungsquelle gekoppelt sein, insbesondere mit einer durch die Spannungsversorgungseinheit bereitgestellten Gleichspannung, also zum Beispiel der Betriebsgleichspannung. Die Zustandserfassungseinrichtung kann passive und/oder aktive elektronische Bauelemente beinhalten. Sie kann beispielsweise zumindest eine Diode und/oder zumindest einen Transformator und/oder zumindest einen Optokoppler und/oder zumindest einen Ohmschen Widerstand aufweisen. In einer Verwirklichung der Erfindung kann die Zustandserfassungseinrichtung beispielsweise einen Ohmschen Widerstand oder eine Reihe von Widerständen umfassen, die einerseits mit einem elektrischen Kontaktelement des Tasters und andererseits mit einem Erfassungseingang der Steuereinrichtung verbunden sind. Der Erfassungseingang kann außerdem über eine Parallelschaltung aus einem Ohmschen Widerstand und einer ersten Diode mit einer Gleichspannungsquelle gekoppelt sein. Hier können die Kathode der ersten Diode mit der Gleichspannungsquelle und ihre Anode mit dem Erfassungseingang gekoppelt sein. Der Erfassungseingang kann auch über eine Parallelschaltung zu einem Ohmschen Widerstand und einer zweiten Diode mit einem Bezugspotential gekoppelt sein, wobei bevorzugt die Kathode der zweiten Diode mit dem Erfassungseingang und ihrer Anode mit dem Bezugspotential gekoppelt sind. Bei einer solchen Ausgestaltung der Zustandserfassungseinrichtung liegt im offenen Schaltzustand des Tasters an dem Erfassungseingang der Steuereinrichtung ein Bruchteil der durch die Gleichspannungsquelle bereitgestellten Gleichspannung an, nämlich beispielsweise zwei Volt, drei Volt, vier Volt oder fünf Volt. Im geschlossenen Schaltzustand des Tasters überlagert sich die Gleichspannung der Gleichspannungsfälle mit einem Bruchteil der Versorgungswechselspannung (Netzspannung) und es liegt an dem Erfassungseingang der Steuereinrichtung eine pulsierende elektrische Spannung an. Diese wechselt zwischen zwei Amplitudenwerten, nämlich mit der Frequenz der Versorgungswechselspannung. Zum Beispiel kann diese Spannung zwischen einem ersten Amplitudenwert von 2 Volt und einem zweiten Amplitudenwert von 5 Volt wechseln.
Durch Bereitstellen einer elektrischen Spannung als Zustandssignal, welche zumindest eine erste und eine zweite Eigenschaft aufweist, kann die Steuereinrichtung eindeutig und ohne viel Rechenaufwand erkennen, in welchem Schaltzustand sich der Taster augenblicklich befindet. Ändert sich die Eigenschaft der elektrischen Spannung, so kann dies unmittelbar am Erfassungseingang der Steuereinrichtung detektiert werden und die Steuereinrichtung kann den elektrischen Schalter schließen oder öffnen.
Nach Erkennen einer Betätigung des Tasters anhand des Zustandssignals kann die Steuereinrichtung den Schaltzustand des elektrischen Schalters wechseln. Insbesondere kann die Steuereinrichtung nach Erkennen einer Betätigung des Tasters im leitenden Schaltzustand des elektrischen Schalters selbigen Schalter in den elektrisch sperrenden Schaltzustand schalten. Somit ist ein Ausschalten des Hausgerätes mithilfe des Tasters ermöglicht. Bevor die Steuereinrichtung den elektrischen Schalter öffnet, kann sie zumindest einen elektrischen Verbraucher des Hausgerätes ordnungsgemäß ausschalten und somit in einen sicheren Zustand bringen. Wie bereits ausgeführt, werden somit fehlerhafte Zustände von Komponenten des Hausgerätes vermieden.
In einer Ausführungsform öffnet die Steuereinrichtung den elektrischen Schalter nach Abschließen eines Betriebsprozesses des Hausgerätes. Es gelingt somit, den Energieverbrauch des Hausgerätes insgesamt auf ein Minimum zu reduzieren. Das Hausgerät nimmt nämlich nach Abschließen eines Betriebsprozesses keine elektrische Energie mehr auf.
Der elektrische Schalter, mit dessen Hilfe der Taster überbrückt werden kann, ist bevorzugt ein bistabiles Relais, also beispielsweise ein Stromstoßrelais, eine Haftrelais oder ein ähnliches Relais. Also ist der elektrische Schalter vorzugsweise ein solcher Schalter, welcher zwei mechanisch stabile Schaltzustände aufweist. Er kann somit den leitenden bzw. sperrenden Schaltzustand aufrecht erhalten, nämlich ohne eine kontinuierliche Ansteuerung durch die Steuereinrichtung. Der elektrische Schalter ist bevorzugt durch Beaufschlagen mit einem Stormimpuls zwischen dem leitenden und dem sperrenden Schaltzustand schaltbar. Durch Einsatz eines bistabilen Relais gelingt es, einen bereits begonnen Betriebsprozess des Hausgerätes auch nach einem solchen Stromausfall ordnungsgemäß abzuschließen, welcher eine relativ lange Zeitdauer andauert.
In einer alternativen Ausführungsform ist der elektrische Schalter ein monostabiles Relais oder ein Halbleiterschalter. Bei dieser Ausführungsform verbleibt der elektrische Schalter in seinem elektrisch leitenden Schaltzustand nur während der Ansteuerung bzw. der Energiezuführung von Seiten der Steuereinrichtung.
Die Schaltungsanordnung kann einen mit dem elektrischen Schalter gekoppelten elektrischen Energiespeicher aufweisen. Dann kann der elektrische Schalter zum Aufrechterhalten des leitenden Schaltzustands mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher versorgt werden, nämlich insbesondere dann, wenn die Versorgungswechselspannung (Netzspannung) für eine relativ kurze Zeitdauer ausfällt. Diese Ausführungsform erweist sich insbesondere bei der Ausführungsform als besonders vorteilhaft, in welcher der elektrische Schalte ein einfaches, also monostabiles Relais oder ein Halbleiterschalter ist. Fällt die Versorgungswechselspannung und somit auch die Betriebsgleichspannung für die Steuereinrichtung für eine verhältnismäßig kurze Zeitdauer aus, so nimmt der elektrische Schalter zum Aufrechterhalten seines leitenden Schaltzustands die im Energiespeicher gespeicherte Energie auf. Der Einsatz eines Energiespeichers ermöglicht auch - insbesondere bei einem monostabilen Relais oder einem Halbleiterschalter - ein sicheres Ausschalten des Hausgerätes im Falle eines längeren Netzausfalls und zwar kann die Steuereinrichtung nach Erkennen des Ausfalls der Versorgungswechselspannung die Komponente des Hausgerätes ordnungsgemäß ausschalten. Anschließend kann sich auch den elektrischen Schalter öffnen, nämlich insbesondere durch Entladen des Energiespeichers. Dies kann zum Beispiel durch Kurzschließen des Energiespeichers gegen ein Bezugspotential erreicht werden. Auch die Steuereinrichtung kann nämlich mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher und/oder mit Energie aus einem weiteren Energiespeicher, zum Beispiel ein Zwischenkreiskondensator, nach Ausfall der Versorgungswechselspannung versorgt werden.
Der elektrische Schalter, nämlich sein Steuereingang - kann mit der Spannungsversorgungseinheit und/oder mit dem Taster gekoppelt sein. Dann wird bei Betätigen des Tasters durch eine Bedienperson der elektrische Schalter quasi automatisch geschlossen. Somit erfolgt das Schließen des elektrischen Schalters unabhängig von der Steuereinrichtung, die Steuereinrichtung muss nicht "angelaufen" sein, damit der elektrische Schalter geschlossen wird. Der elektrische Schalter wird somit deutlich schneller als mithilfe der Steuereinrichtung in seinen elektrisch leitenden Schaltzustand geschaltet. Der Steuereingang des elektrischen Schalters kann beispielsweise mit demjenigen Ausgang der Spannungsversorgungseinheit gekoppelt sein, an welchem die Betriebsgleichspannung für die Steuereinrichtung oder eine weitere Gleichspannung bereitgestellt wird. Ergänzend oder alternativ kann der Steuereingang des Schalters mit dem Taster gekoppelt sein, nämlich insbesondere über ein Netzteil. Ein solches Netzteil kann beispielsweise einen Gleichrichter - insbesondere eine Gleichrichtungsdiode - und/oder zumindest einen Ohmschen Widerstand und/oder zumindest einen Kondensator aufweisen.
Ein erfindungsgemäßes Hausgerät umfasst eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung oder eine bevorzugte Ausgestaltung dieser Schaltungsanordnung.
Unter einem Hausgerät wird ein Gerät verstanden, das zur Haushaltsführung eingesetzt wird. Das kann ein Haushaltsgroßgerät sein, wie beispielsweise eine Waschmaschine, ein Wäschetrockner, eine Geschirrspülmaschine, ein Gargerät, eine Dunstabzugshaube, ein Kältegerät, eine Kühlgefrier-Kombination oder ein Klimagerät. Das kann aber auch ein Haushaltskleingerät sein, wie beispielsweise ein Kaffee-Vollautomat oder eine Küchenmaschine.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Hausgerätes mit einer Schaltungsanordnung werden Betriebsprozesse des Hausgerätes durch eine Steuereinrichtung gesteuert. Es wird eine Versorgungswechselspannung an ein einen Schaltungseingang der Schaltungsanordnung angelegt. Eine mit der Steuereinrichtung gekoppelte Spannungsversorgungseinheit wird mit dem Schaltungseingang über einen Taster gekoppelt. Die Spannungsversorgungseinheit stellt eine Betriebsgleichspannung für die Steuereinrichtung aus der Versorgungswechselspannung bereit. Es wird ein parallel zum Taster geschalteter elektrischer Schalter zwischen einem elektrisch leitenden Schaltzustand, in welchem die Spannungsversorgungseinheit mit dem Schaltungseingang gekoppelt ist, und einem elektrisch sperrenden Schaltzustand durch die Steuereinrichtung geschaltet. Ein Schaltzustand des Tasters wird mittels einer mit dem Taster und der Steuereinrichtung gekoppelten Zustandserfassungseinrichtung erfasst, und den Schaltzustand des Tasters wiedergebenden Zustandssignal wird durch die Zustandserfassungseinrichtung an die Steuereinrichtung ausgegeben. Die Steuereinrichtung schaltet den elektrischen Schalter abhängig von dem Zustandsignal. Ferner wird die Zustandserfassungseinrichtung mittels einer zwischen dem elektrischen Schalter und der Zustandserfassungseinrichtung geschalteten Entkopplungseinrichtung zumindest teilweise von dem elektrischen Schalter elektrisch entkoppelt.
Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Hausgerät und das erfindungsgemäße Verfahren.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder auch in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand einzelner bevorzugter Ausführungsformen, wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1: in schematischer Darstellung ein Hausgerät mit einer Schaltungsanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2: in schematischer Darstellung ein Hausgerät mit einer Schaltungsanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 3 bis 8: in schematischer Darstellung jeweils ein Beispiel für ein Steuerungsteil eines elektrischen Schalters der Schaltungsanordnung;
Fig. 9: in schematischer Darstellung eine weiteres Beispiel für ein Steuerungsteil eines elektrischen Schalters der Schaltungsanordnung;
Fig. 10 bis 12: in schematischer Darstellung jeweils ein Beispiel für eine Entkopplungseinrichtung der Schaltungsanordnung;
Fig. 13: in schematischer Darstellung eine Zustandserkennungseinrichtung der Schaltungsanordnung;
Fig. 14: in schematischer Darstellung eine Schaltungsanordnung gemäß einer dritten Ausführungsform mit einer weiteren Zustandserkennungseinrichtung.

Ein in Fig. 1 gezeigtes Hausgerät 1 umfasst eine Schaltungsanordnung 2. Die Schaltungsanordnung 2 dient zum Betreiben eines Hausgeräts 1. Sie umfasst eine Steuereinrichtung 3, die zum Steuern von Betriebsprozessen des Hausgerätes 1 dient. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung die Betriebsprozesse gemäß abgelegten Betriebsprogrammen steuern. Bei der Steuerung der Betriebsprozesse steuert die Steuereinrichtung 3 zumindest einen elektrischen Verbraucher des Hausgerätes 1 an. Die Steuereinrichtung 3 kann einen Mikrocontroller und/oder einen digitalen Signalprozessor und/oder einen Speicher beinhalten.
Die Schaltungsanordnung 2 umfasst einen Schaltungseingang 4 mit einem ersten Eingangsanschluss 5 und einem zweiten Eingangsanschluss 6. Zwischen den Eingangsanschlüssen 5, 6 kann eine Versorgungswechselspannung U_V angelegt werden. Die Versorgungswechselspannung U_V ist die Netzspannung eines externen elektrischen Versorgungsnetzes. Der Schaltungseingang 4 kann mit dem elektrischen Versorgungsnetz gekoppelt werden, nämlich über einen Netzfilter sowie ein Kabel. Der erste Eingangseinschluss 5 ist mit einem Phasenleiter 7 verbunden, und der zweite Eingangsanschluss 6 ist mit einem Neutralleiter 8 (Null-Leiter) verbunden.
Die Steuereinrichtung 3 liegt dagegen an einem Bezugspotential 9 an, welches von dem Schaltungseingang 4 galvanisch getrennt ist. Das Bezugspotential 9 ist somit ein von dem am Neutralleiter 8 bereitgestellten Potential unterschiedliches elektrisches Potential.
Die Schaltungsanordnung 2 umfasst eine Spannungsversorgungseinheit 10, welche ein Netzteil umfassen kann. Sie kann beispielsweise ein Schaltnetzteil und/oder ein Kodensatornetzteil aufweisen. Die Spannungsversorgungseinheit 10 dient dazu, aus der Versorgungswechselspannung U_V eine Betriebsgleichspannung U_B bereitzustellen, nämlich gegenüber dem Bezugspotential 9. Die Amplitude der Betriebsgleichspannung U_B kann beispielsweise in einem Wertebereich von 2 Volt bis 9 Volt liegen. Sie kann beispielsweise 5 Volt betragen.
Die Spannungsversorgungseinheit 10 ist mit dem Neutralleiter 8 verbunden. Zusätzlich kann die Spannungsversorgungseinheit 10 mit dem ersten Eingangsanschluss 5 gekoppelt werden, nämlich über einen elektrischen Schalter 11. Zwischen dem elektrischen Schalter 11 und der Spannungsversorgungseinheit 10 ist in dem Phasenleiter 7 eine Entkopplungseinrichtung 12 integriert.
Prinzipiell kann der elektrische Schalter 11 ein Halbleiterschalter sein. Im Ausführungsbeispiel ist der Schalter 11 ein Relais, also zum Beispiel ein bistabiles Relais oder ein einfaches monostabiles Relais. Der Schalter 11 umfasst zwei Kontaktelemente, nämlich ein bewegliches Kontaktelement 13, wie auch ein ortsfestes Kontaktelement 14. Wird das bewegliche Kontaktelement 13 in Kontakt mit dem ortsfesten Kontaktelement 14 gebracht, so wird eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Eingangsanschluss 5 und der Spannungsversorgungseinheit 10 hergestellt. Der elektrischen Schalter 11 umfasst außerdem ein Steuerungsteil 15, welches im Ausführungsbeispiel über eine erste Steuerleitung 16 und eine zweite Steuerleitung 17 mit jeweils einem Steuerausgang der Steuereinrichtung 3 gekoppelt ist. Über die Steuerleitungen 16, 17 kann die Steuereinrichtung 3 den elektrischen Schalter 11 ansteuern.
Die Schaltungsanordnung 2 weist auch einen Taster 18 auf, welcher durch eine Bedienperson des Hausgeräts 1 betätigt werden kann. Der Taster 18 umfasst ein Bedienelement 19, wie auch im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 zwei elektrische Schalter 20, 21. Wird das Bedienelement 19 durch eine Bedienperson betätigt, so werden die Schalter 20, 21 für die Zeitdauer der Betätigung geschlossen. Die Schalter 20, 21 verbleiben also im geschlossenen Schaltzustand während der Betätigung des Bedienelements 19. Über den Schalter 21 kann die Spannungsversorgungseinheit 10 mit dem ersten Eingangsanschluss 5 gekoppelt werden, nämlich über die Entkopplungseinrichtung 12. Der Schalter 21 ist nämlich einerseits mit dem ersten Eingangsanschluss 5 und andererseits über die Entkopplungseinrichtung 12 mit der Spannungsversorgungseinheit 10 verbunden.
Über den Schalter 20 kann der erste Eingangsanschluss 12 mit einem Eingang 22 einer Zustandserfassungseinrichtung 23 gekoppelt werden. Ein Ausgang 24 der Zustandserfassungseinrichtung 23 ist mit einem Erfassungseingang 25 der Steuereinrichtung 3 verbunden.
Die Zustandserfassungseinrichtung 23 hat die Funktionen der Erfassung eines Schaltzustands des Tasters 18. Und zwar ist der Eingang 22 über die Schalter 20 des Tasters 18 mit dem Schaltungseingang 4 koppelbar. Wird somit der Taster 18 betätigt, so liegt an dem Eingang 22 die Versorgungswechselspannung U_V an. Die Zustandserfassungseinrichtung 23 wandelt diese Versorgungswechselspannung U_V in ein Zustandssignal 26 um und gibt das Zustandssignal 26 an die Steuereinrichtung 3 aus, nämlich an ihren Erfassungseingang 25. Das Zustandssignal 26 kann beispielsweise unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, je nach dem, ob der Taster 18 momentan betätigt ist oder nicht. Im nicht betätigten Zustand des Tasters 18, also im offenen Zustand des Schalters 20 kann das Zustandssignal 26 eine erste Eigenschaft aufweisen, wie zum Beispiel einen ersten Amplitudenwert und/oder einen ersten Frequenzwert. Im betätigten Zustand des Tasters 18 kann das Zustandssignal 26 zumindest eine zweite Eigenschaft aufweisen, wie beispielsweise einen zweiten Amplitudenwert und/oder einen zweiten Frequenzwert.
Anhand des Zustandsignals 26 kann die Steuereinrichtung 3 erkennen, ob eine Betätigung des Tasters 18 vorliegt oder nicht. Wird der Taster 18 im ausgeschalteten Zustand des Hausgeräts 1 - also wenn der elektrische Schalter 11 geöffnet ist - betätigt, so schließt die Steuereinrichtung 3 den elektrischen Schalter 11. Dieser überbrückt den Taster 18, welcher durch die Bedienperson losgelassen werden kann. Die Spannungsversorgungseinheit 10 erzeugt die Betriebsgleichspannung U_B und das Hausgerät 1 ist eingeschaltet. Die Steuereinrichtung 3 kann die Betriebsprozesse des Hausgerätes 1 steuern. Nach Abschluss eines Betriebsprozesses findet die Steuereinrichtung 3 den Schalter 11, sodass die Spannungsversorgungseinheit 10 von dem Schaltungseingang 4 entkoppelt wird. Das Hausgerät 1 wird ausgeschaltet. Wird der Taster 18 im eingeschalteten Zustand des Hausgerätes 1 - also wenn der Schalter 11 geschlossen ist - betätigt, so erfasst die Steuereinrichtung 3 selbige Betätigung. Nach Erkennen der Betätigung bringt die Steuereinrichtung 3 alle elektrischen Verbraucher des Hausgerätes 1 in einen sicheren Zustand; die elektrischen Verbraucher werden nämlich ordnungsgemäß abgeschaltet. Die Steuereinrichtung 3 öffnet dann den elektrischen Schalter 11, und das Hausgerät 1 wird ausgeschaltet.
In Fig. 13 ist ein Beispiel für die Zustandserfassungseinrichtung 23 dargestellt. Zwischen dem Eingang 22 und dem Ausgang 24 ist eine Reihe von Widerständen 27 geschaltet, nämlich beispielsweise eine Reihe von drei Ohmschen Widerständen 27. Der Ausgang 24 ist außerdem über eine Parallelschaltung aus einem Ohmschen Widerstand 28 und einer Diode 29 mit einer Gleichspannungsquelle gekoppelt. Im Beispiel ist dies die Spannungsversorgungseinheit 10, sodass der Ausgang 24 über die genannte Parallelschaltung mit der Betriebsgleichspannung U_B gekoppelt ist. Andererseits ist der Ausgang 24 über eine Parallelschaltung aus einer zweiten Diode 30 und einem weiteren Ohmschen Widerstand 31 mit dem Bezugspotential 9 gekoppelt. Die Kathode der ersten Diode 29 ist mit der Gleichspannungsquelle und die Anode der ersten Diode 29 mit dem Ausgang 24 verbunden; die Kathode der zweiten Dioden 30 ist mit dem Ausgang 24 und ihre Anode mit dem Bezugspotential 9 verbunden. Das Zustandssignal 26 ist im Beispiel eine elektrische Spannung U_Z. Die Spannung U_Z kann folgende Eigenschaften aufweisen: Ist der Taster 18 nicht betätigt, so ist der Eingang 22 frei von der Versorgungswechselspannung U_V. An dem Ausgang 24 liegt ein Bruchteil der Betriebsgleichspannung U_B an. Im nicht betätigten Zustand des Tasters 18 ist die Amplitude der Spannung U_Z gleich einem Bruchteil der Amplitude der Betriebsgleichspannung U_B und kann beispielsweise zwei Volt oder drei Volt betragen. Im nicht betätigten Zustand des Tasters 18 ist die Spannung U_Z eine Gleichspannung. Im betätigten Zustand des Tasters 18 hingegen liegt an dem Eingang 22 die Versorgungswechselspannung U_V an, und ein Bruchteil davon überlagert sich mit der Betriebsgleichspannung U_B. Die Spannung U_Z wechselt somit zwischen einem ersten und einem zweiten Amplitudenwert, nämlich beispielsweise zwischen zwei Volt und fünf Volt. Die Spannung U_Z wechselt dabei mit der Frequenz der Versorgungswechselspannung U_V. Auf eine solche Art und Weise kann die Steuereinrichtung 3 zuverlässig, eindeutig und rasch erkennen, ob der Taster 18 betätigt wurde oder nicht. Die Erkennung kann sowohl bei einem offenen wie auch geschlossenen Schalter 11, da am Eingang 22 nur bei gedrücktem Taster 18 über das dann geschlossene Kontaktelement 20 ein Signal anliegt, d.h. es gibt keine Rückwirkungen auf dieses Signal, wenn das Kontaktelement 13 geschlossen ist.
In Fig. 2 ist das Hausgerät 1 mit der Schaltungsanordnung 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die Schaltungsanordnung 2 gemäß Fig. 2 entspricht im Wesentlichen der gemäß Fig. 1 - es wird im Folgenden lediglich auf die Unterschiede näher eingegangen. Die Schaltungsanordnung 2 umfasst einen elektrischen Energiespeicher 32, welcher funktional eingesetzt werden kann. Der Energiespeicher 32 kann beispielsweise einen Kondensator umfassen, welcher zwischen der Steuerleitung 16 und dem Bezugspotential 9 geschaltet ist. Also ist der Energiespeicher 32 mit dem Schalter 11 gekoppelt. Außerdem umfasst die Schaltungsanordnung 2 gemäß Fig. 2 eine Verzweigungseinheit 33, die zwischen dem Energiespeicher 32 und der Steuereinrichtung 3 geschaltet und zusätzlich mit der Spannungsversorgungseinheit 10 gekoppelt ist. Die Verzweigungseinheit 33 kann beispielsweise an einen Schaltungsknoten beinhalten, welcher die Steuereinrichtung 3, den Energiespeicher 32 sowie die Spannungsversorgungseinheit 10 miteinander verbindet. Die Verzweigungseinheit 33 greift also die Betriebsgleichspannung U_B ab.
Im Beispiel gemäß Fig. 2 ist zwischen dem Schalter 11 und der Steuereinrichtung 3 eine einzige Steuerleitung 16 vorgesehen.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass der Taster 18 einen einzigen Schalter 20 umfasst, über welchen sowohl die Zustandserkennungseinrichtung 23, als auch die Entkopplungseinrichtung 12 mit dem ersten Eingangsanschluss 5 gekoppelt werden können. Dazu ist die Entkopplungseinrichtung 12 direkt mit dem Eingang 22 der Zustanderkennungseinrichtung 23 verbunden.
Die in Bezug auf Fig. 1 genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die in Bezug auf Fig. 2 genannten Merkmale und Merkmalskombinationen können beliebig miteinander kombiniert werden.
Durch Einsatz des Energiespeichers 32 kann der Schalter 11 auch dann im geschlossenen Schaltzustand gehalten werden, wenn die Versorgungswechselspannung U_V ausfällt. Mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher 32 kann der geschlossene Zustand des Schalters 11 für eine bestimmte Zeitdauer aufrechterhalten werden. Dies erweist sich insbesondere bei einem monostabilen Relais sowie bei einem Halbleiterschalter als besonders hilfreich. Mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher 32 kann gegebenenfalls auch die Steuereinrichtung 3 versorgt werden, nämlich nach einem Ausfall der Versorgungswechselspannung U_V. Zu diesem Zwecke kann aber auch ein weiterer Speicher eingesetzt werden.
Durch das Abgreifen der Betriebsgleichspannung U_B oder einer anderen Gleichspannung durch die Verzweigungseinheit 33 kann der elektrische Schalter 11 unmittelbar nach Betätigen des Tasters 18 in seinen elektrisch leitenden Schaltzustand verbracht werden. Dies geschieht dann unabhängig von der Steuereinrichtung 3. Nach Betätigen des Tasters 18 greift die Verzweigungseinheit 33 nämlich die Betriebsgleichspannung U_B oder die andere Gleichspannung an der Spannungsversorgungseinheit 10 und das Steuerungsteil 15 des Schalters 11 wird bestromt ohne dass es einer Ansteuerung durch die Steuereinrichtung 3 bedarf. Somit wird der Schalter 11 deutlich schneller geschlossen als ohne die Verbindung zu der Spannungsversorgungseinheit 10.
Die Schaltungsanordnung 2 gemäß der in Fig. 2 dargestellten Ausführung kann auch ohne Energiespeicher 32 und der Verzweigungseinrichtung 33 ausgeführt sein. In diesem Fall wird das Steuerungsteil 15 des Schalters 11 durch die Steuereinrichtung 3 angesteuert.
In den Fig. 10 bis 12 ist jeweils ein Beispiel für die Entkopplungseinrichtung 12 gezeigt. Sie umfasst einen ersten Anschluss 12a, welcher mit dem Taster 18 verbunden ist, einen zweiten Anschluss 12b, welcher mit dem Schalter 11 verbunden ist, sowie einen dritten Anschluss 12c, welcher mit der Spannungsversorgungseinheit 10 verbunden ist. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, kann die Entkopplungseinrichtung 12 eine Diode 34 umfassen, deren Anode mit dem ersten Anschluss 12a und deren Kathode mit den Anschlüssen 12b, 12c verbunden ist. Im Beispiel gemäß Fig. 12 umfasst die Entkopplungseinrichtung 12 zusätzlich eine weitere Diode 35, deren Anode mit dem zweiten Anschluss 12b und deren Kathode mit dem Kathode der Diode 34 und dem dritten Anschluss 12c verbunden ist. Im Beispiel gemäß Fig. 11 ist die Diode 34 durch einen Ohmschen Widerstand und/oder einen NTC (Negative Temperature Coefficient) und/oder einen PTC (Positive Temperature Coefficient) 36 ersetzt. Eine solche Ausgestaltung der Entkopplungseinrichtung 12, wie sie in den Fig. 10 bis 12 dargestellt ist, ermöglicht eine elektrische Entkopplung der Zustandserfassungseinrichtung 23 von dem Schalter 11. Somit beeinträchtigt die Versorgungswechselspannung U_V im geschlossenen Zustand des Schalters 11 das Zustandssignal 26 nicht, sodass eine Betätigung des Tasters 18 eindeutig erkannt werden kann. Dies gilt insbesondere für die Schaltungsanordnung 2 gemäß Fig. 2, bei welcher die Entkopplungseinrichtung 12 direkt mit dem Eingang 22 der Zustandserfassungseinrichtung 23 verbunden ist. Bei der Schaltungsanordnung 2 gemäß Fig. 1 übernimmt auch der Schalter 21 des Tasters 18 die Entkopplung der Zustandserfassungseinrichtung 23 von dem Schalter 11. Die Entkopplungseinrichtung 12 gemäß den Fig. 11 und 12, nämlich mit der Diode 35, dient auch zum Gleichrichten der Versorgungswechselspannung U_V.
In den Fig. 3 bis 8 sind Beispiele für das Steuerungsteil 15 des Schalters 11 gezeigt. Wie bereits ausgeführt, kann der Schalter 11 ein bistabiles Relais, ein einfaches monostabiles Relais oder ein Halbleiterschalter sein. Fig. 3 zeigt ein Steuerungsteil 15, wie es bei der Schaltungsanordnung 2 gemäß Fig. 1 eingesetzt werden kann. In diesem Beispiel ist der Schalter 11 ein bistabiles Relais, d.h. er weist zwei mechanisch stabile Schaltzustände auf. Das Steuerungsteil 15 umfasst eine erste Spule 37 sowie eine zweite Spule 38. Die erste Spule 37 ist über die Steuerleitung 16 mit der Steuereinrichtung 3 verbunden; andererseits ist die ersten Spule 37 mit dem Bezugspotential 9 verbunden. Die zweite Spule 38 ist einerseits mit der Steuereinrichtung 3 verbunden, nämlich über die zweite Steuerleitung 17; andererseits ist sie mit dem Bezugspotential 9 verbunden. Durch Beaufschlagen der ersten Spule 37 mit einem Stromimpuls kann der Schalter 11 geschlossen werden, und das bewegliche Kontaktelement 13 tritt in Kontakt mit dem ortsfesten Kontaktelement 14. Durch Beaufschlagen der zweiten Spule 38 mit einem Stromimpuls wird der Schalter 11 geöffnet.
Im Beispiel gemäß Fig. 4 ist der elektrische Schalter 11 ein bistabiles Stromstoßrelais. Das Steuerungsteil 15 beinhaltet eine einzige Spule 39, welche einerseits über die Steuerleitung 16 mit der Steuereinrichtung 3 und andererseits mit dem Bezugspotential 9 gekoppelt ist. Durch Beaufschlagen der Spule 39 mit einem Stromimpuls kann der Schalter 11 zwischen dem geschlossenen und dem offenen Schaltzustand geschaltet werden.
Im Beispiel gemäß Fig. 5 beinhaltet das Steuerungsteil 15 eine einzige Spule 40. Hier ist der Schalter 11 ein einfaches monostabiles Relais. Das bewegliche Kontaktelement 13 ist somit nur dann in Kontakt mit dem ortsfesten Kontaktelement 14, wenn über die Spule 40 elektrischer Strom fließt. Die Spule 40 wird somit mithilfe der Steuereinrichtung 3 zum Aufrechterhalten des geschlossenen Schaltzustands des Schalters 11 kontinuierlich bestromt. Gerade bei dieser Ausführungsform zeigt sich der Einsatz des Energiespeichers 32 (Fig. 2) als besonders vorteilhaft. Über die Spule 40 fließt nämlich auch dann elektrischer Strom, wenn die Versorgungswechselspannung U_V für eine kurze Zeitdauer ausfällt. Der geschlossene Schaltzustand des Schalters 11 kann somit aufrechterhalten werden.
Das Steuerungsteil 15 gemäß Fig. 6 entspricht im Wesentlichen dem gemäß Fig. 3. Der Schalter 11 ist ein bistabiles Relais mit zwei Spulen 37, 38. Die Spulen 37, 38 sind hier einerseits mit der Betriebsgleichspannung U_B und andererseits jeweils mit dem Kollektor eines NPN-Bipolartransistors 41, 42 gekoppelt. Die jeweiligen Emitters der Bipolartransistoren 41, 42 sind mit den Bezugspotentialen 9 verbunden. Die Basis des Bipolartransistors 41 ist über die Steuerleitung 16 mit der Steuereinrichtung 3 gekoppelt, und die Basis des Bipolartransistors 42 ist über die Steuerleitung 17 mit der Steuereinrichtung 3 verbunden. Also erfolgt die Ansteuerung des Schalters 11 mithilfe der Bipolartransistoren 41, 42.
Der elektrische Schalter 11 gemäß Fig. 7 ist ebenfalls ein bistabiles Relais. Er umfasst eine Spule 43, die - je nach Stromrichtung eines Stromimpulses - das bewegliche Kontaktelement 13 anzieht oder wegdrückt. Dazu ist die Spule 43 einerseits mit einem Schalter 44 und andererseits mit einem Schalter 45 verbunden. Die Schalter 44, 45 können als Transistoren realisiert werden. Auf beiden Seiten kann die Spule 43 über den jeweiligen Schalter 44, 45 entweder mit dem Bezugspotential 9 oder mit einer Gleichspannung - zum Beispiel der Betriebsgleichspannung U_B - verbunden werden. Somit kann die Stromrichtung durch die Spule 43 gesteuert werden: Ist die Spule 43 über den Schalter 45 mit der Betriebsgleichspannung U_B und über den Schalter 45 mit dem Bezugspotential 9 gekoppelt, so fließt der Strom in eine erste Richtung; ist die Spule 43 hingegen über den Schalter 44 mit dem Bezugspotential 9 und über den Schalter 45 mit der Betriebsgleichspannung U_B gekoppelt, so fließt der Strom in die zweite Richtung. Ist die Spule 43 auf beiden Seiten mit dem Bezugspotential 9 gekoppelt, so fließt kein Strom.
Der Schalter 11 gemäß Fig. 8 entspricht im Wesentlichen dem gemäß Fig. 6, wobei die Basis des für das Schließen des beweglichen Konturelements 13 zuständigen Bipolar-Transistors 41 über einen Ohmschen Widerstand 46 mit einer Gleichspannungsquelle gekoppelt ist, die eine Gleichspannung V bereitstellt. Die Gleichspannung V kann auch die Betriebsgleichspannung U_B oder eine davon separate Gleichspannung sein. Die Gleichspannung V wird durch die Spannungsversorgungseinheit 10 (Fig. 1 und 2) bereitgestellt. Eine solche Ausgestaltung sorgt dafür, dass der Schalter 11 unmittelbar nach Betätigen des Tasters 18 automatisch geschlossen wird, nämlich unabhängig von der Steuereinrichtung 3.
In Fig. 14 ist eine Abwandlung der in Fig. 2 gezeigten Schaltungsanordnung 2 mit einer weiteren Zustandserfassungseinrichtung 23 und mit der in Fig. 10 gezeigten Entkoppeleinrichtung 12 dargestellt.
Bei der Zustandserfassungseinrichtung 23 dieser Abwandlung ist zwischen dem Eingang 22 und dem Ausgang 24 ein Ohmscher Widerstand 27 und eine Diode 52 in Reihe geschaltet. Ferner ist der Ausgang 24 über eine Parallelschaltung aus einem weiteren Ohmschen Widerstand 31 mit dem Bezugspotential 9 gekoppelt. Die Kathode der Diode 52 ist mit dem Ohmschen Widerstand 27 und die Anode der Diode 52 mit dem Eingang 22 verbunden. Die Ohmschen Widerstände 27 und 31 stellen einen Spannungsteiler dar und sind derart ausgelegt, dass am Ausgang 24 das Zustandssignal 26 eine für den Eingang 25 der Steuereinheit 3 zulässige maximale Spannung nicht überschreiten kann. Die Diode 52 dient als "Einweg"-Gleichrichterschaltung, d.h. dass die negativen Halbwellen der an den Eingängen 5 und 6 anliegenden Wechselspannung U_V abgeschnitten werden. Das Zustandssignal 26 ist im diesem Beispiel somit immer eine positive elektrische Spannung U_Z, die einfach von der Steuereinheit 3, insbesondere von einem Mikrokontroller, auswertbar ist. Ferner weist diese Schaltungsanordnung die in Fig. 10 gezeigte Entkoppeleinrichtung 12 auf. Die Diode 34 der Entkoppeleinrichtung 12 bewirkt wieder, dass keine Rückwirkung auf das Zustandssignal 26 im Falle eines geschlossenen Kontaktelements 13 möglich ist. Somit kann die Stellung des Schalters 20 des Tasters 18 bei einem offenen und geschlossenen Kontaktelement 13 von der Steuereinrichtung 3 erfasst werden. Die Spannung U_Z kann folgende Eigenschaften aufweisen: Ist der Taster 18 nicht betätigt, so ist der Eingang 22 frei von der Versorgungswechselspannung U_V. An dem Ausgang 24 liegt keine Spannung an. Im nicht betätigten Zustand des Tasters 18 ist die Spannung U_Z gleich Null. Im betätigten Zustand des Tasters 18 hingegen liegt an dem Eingang 22 die Versorgungswechselspannung U_V an und wird durch die Diode 52 gleichgerichtet. Die Spannung U_Z wechselt somit zwischen Null und einem Amplitudenwert, welcher sich aus der Wahl der Widerstände 27 und 31 ergibt, nämlich beispielsweise zwischen null Volt und fünf Volt. Die Spannung U_Z wechselt dabei mit der Frequenz der Versorgungswechselspannung U_V. Auf eine solche Art und Weise kann die Steuereinrichtung 3 zuverlässig, eindeutig und rasch erkennen, ob der Taster 18 betätigt wurde oder nicht. Das Kontaktelement 13 kann wie in den vorstehenden Beispielen über ein in der Fig. 14 nicht gezeigtes Steuerungsteil 15 betätigt werden, welches zur Ansteuerung des Steuerungsteil 15 mit der Steuereinrichtung 3 über nicht gezeigte Steuerleitungen 16 und/oder 17 mit der Steuereinrichtung 3 verbunden ist.
In dieser Abwandlung ist die Spannungsversorgungseinheit 10 als Schaltnetzteil ausgebildet. Daher ist zwischen dem Kontakt 14 und dem Kontakt 12b eine Gleichrichterschaltung 53 vorgesehen. Für die in Fig. 14 dargestellte Schaltungsanordnung können auch andere Ausführungen der Spannungsversorgungseinheit 10 vorgesehen werden, dann kann abhängig von der Ausführung die Gleichrichterschaltung 53 entfallen.
Die Schaltungsanordnung 2 gemäß dieser Abwandlung kann auch mit allen vorstehend beschriebenen Steuerteilen 15 kombiniert werden.
Fig. 9 zeigt eine alternative Ausführungsform des Schalters 11 und eine Schaltung zu dessen Ansteuerung. Der Schalter 11 ist ebenfalls ein bistabiles Relais, beispielsweise ein Stromstoßrelais. Das Steuerungsteil 15 beinhaltet eine Spule 47; durch Beaufschlagen der Spule 47 mit einem Stromimpuls wechselt der Schaltzustand des beweglichen Kontaktelements 13. Die Spule 47 ist einerseits mit der Betriebsgleichspannung U_B oder einer anderen Gleichspannung gekoppelt; andererseits ist sie mit dem Kollektor eines NPN-Bipolar-Transistors 48 verbunden. Der Emitter des Bipolar-Transistors 48 ist mit dem Bezugspotential 9 verbunden. Seine Basis ist mit dem Steuereingang 11a des Steuerungsteils 15 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Steuereingang 11a des Schalters 11 über einen Ohmschen Widerstand 49 und eine Diode 50 mit dem Taster 18 gekoppelt, nämlich zum Beispiel mit demjenigen Kontaktelement des Tasters 18, welches auch mit der Zustandserfassungseinrichtung 23 verbunden ist. Die Anode der Diode 15 ist mit dem Taster 18 und ihrer Kathode mit dem Steuereingang 11 a gekoppelt. Der Steuereingang 11a ist darüber hinaus über einen Kondensator 51 mit dem Bezugspotential 9 gekoppelt. Die Diode 50 der Widerstand 49 und der Kondensator 51 stellen insgesamt ein kleines Kondensatornetzteil dar. Diese Bauelemente und die Verbindung mit dem Taster 18 sorgen dafür, dass der Schalter 11 unmittelbar nach Betätigen des Tasters 18 geschlossen wird, und zwar unabhängig von der Steuereinrichtung 3.
Die Erkennung der Betätigung des Tasters 18 bei einem geschlossenem Kontaktelement 13 kann mit den in Fig. 23 oder 24 gezeigten Zustandserfassungseinrichtungen 23 erfolgen.
Da unterschiedliche bistabile Relaistypen in Bezug auf ihre Leistung verwendet werden, können auch zusätzliche, zum Betrieb mit hoher Leistung ausgeführte Relais eingesetzt werden und zwar kann parallel zum Schalter 11 ein zusätzlicher Schalter - zum Beispiel ein Relais - eingesetzt werden, über welchen zumindest ein elektrischer Verbraucher des Hausgerätes 1 mit elektrischer Energie versorgt wird. Die Ansteuerung des zusätzlichen Schalters kann in analoger Weise erfolgen, wie die Ansteuerung des Schalters 11. Ein solcher zusätzlicher Schalter ist dann bevorzugt zum Betrieb mit Strömen bis 16 Ampere ausgelegt.
Bei der Steuereinrichtung 3 kann es sich auch um eine Mehrzahl von Mikrocontrollern handeln, die miteinander über eine internen Kommunikationsbus kommunizieren. Beispielsweise kann ein erster Mikrocontroller mit der Zustandserfassungseinrichtung 23 verbunden sein - er kann dann den jeweils augenblicklichen Schaltzustand des Tasters 18 erkennen. Ein zweiter Mikrocontroller kann zur Ansteuerung des Schalters 11 dienen. Der erste und der zweite Mikrocontroller können über den Kommunikationsbus miteinander Daten austauschen. Beide Mikrocontroller können mit der Spannungsversorgungseinheit 10 gekoppelt sein.
Insgesamt wird eine Schaltungsanordnung 2 bereitgestellt, mit welcher ein eindeutiges Erkennen der Betätigung des Tasters 18 ermöglicht ist. Die Steuereinrichtung 3 kann automatisch erkennen, ob der Taster 18 durch eine Bedienperson im eingeschalteten Zustand des Hausgerätes 1 betätigt wurde und somit das Hausgerät 1 sicher ausgeschaltet werden soll. Die Steuereinrichtung 3 kann auch das Hausgerät 1 nach Abschluss eines Betriebsprozesses automatisch ausschalten. Eine solche automatische Ausschaltung ist ebenfalls nach Ausfall der Versorgungswechselspannung U_V möglich. Dies kann die Steuereinrichtung 3 beispielsweise anhand einer verringerten Amplitude der Betriebsgleichspannung U_B erkennen, wenn selbige Spannung an einem Kondensator der Spannungsversorgungseinheit 10 bereitgestellt wird. Also ist ein sicheres Ausschalten des Hausgerätes auch im Falle des Ausfalls der Versorgungswechselspannung U_V ermöglicht. Durch Einsatz eines bistabilen Schalters 11 kann ein bereits begonnener Betriebsprozess auch nach einem über längere Zeitdauer andauernden Ausfall der Versorgungswechselspannung U_V ordnungsgemäß abgeschlossen werden.
Zur elektrischen Versorgung von Verbrauchern, wie einer Heizung oder eines Motors, oder Sensoren des Haushaltgeräts 1 weisen die vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnungen 2 nicht dargestellte Verzweigungsstellen auf. So kann beispielsweise die Versorgungswechselspannung U_V zwischen dem Bezugspotential 9 und dem Kontaktelement 14 abgegriffen werden. Ferner kann die Betriebsgleichspannung UB ebenfalls zur Versorgung der Verbraucher oder der Sensoren des Hausgerät 1 dienen. Die Verzweigungsstellen für die Verbraucher oder Sensoren sind vorzugsweise derart in der Schaltungsanordnung 2 eingebracht, dass ein Öffnen des Kontaktelements 13 die elektrische Versorgung der Verbraucher oder Sensoren ebenfalls unterbricht.

Bezugszeichenliste

1: Hausgerät
2: Schaltungsanordnung
3: Steuereinrichtung
4: Schaltungseingang
5, 6: Eingangsanschlüsse
7: Phasenleiter
8: Neutralleiter
9: Bezugspotential
10: Spannungsversorgungseinheit
11: elektrischer Schalter
12: Entkopplungseinrichtung
12a, 12b, 12c: Anschlüsse
13: bewegliches Kontaktelement
14: ortsfestes Kontaktelement
15: Steuerungsteil
11a, 11b: Steuereingänge
16, 17: Steuerleitungen
18: Taster
19: Bedienelement
20, 21: Schalter
22: Eingang
23: Zustandserfassungseinrichtung
24: Ausgang
25: Erfassungseingang
26: Zustandssignal
27: Widerstände
28: Widerstand
29: Diode
30: Diode
31: Widerstand
32: Energiespeicher
33: Verzweigungseinheit
34: Diode
35: Diode
36: Widerstand/NTC/PTC
37, 38: Spulen
39: Spule
40: Spule
41, 42: Bipolar-Transistoren
43: Spule
44, 45: Schalter
46: Widerstand
47: Spule
48: Bipolar-Transistor
49: Widerstand
50: Diode
51: Kondensator
52: Diode
53: Gleichrichterschaltung
U_V: Versorgungswechselspannung
U_B: Betriebsgleichspannung
U_Z: Spannung
V: Gleichspannung

Claims

Schaltungsanordnung (2) zum Betreiben eines Hausgerätes (1), mit:
- einem Schaltungseingang (4) zum Anlegen einer Versorgungswechselspannung (U_V),

- einer Steuereinrichtung (3) zum Steuern von Betriebsprozessen des Hausgerätes (1),

- einer mit der Steuereinrichtung (3) gekoppelten Spannungsversorgungseinheit (10) zum Bereitstellen einer Betriebsgleichspannung (U_B) für die Steuereinrichtung (3) aus der Versorgungswechselspannung (U_V),

- einem durch eine Bedienperson betätigbaren Taster (18), über welchen die Spannungsversorgungseinheit (10) mit dem Schaltungseingang (4) koppelbar ist, und

- einem parallel zum Taster (18) geschalteten elektrischen Schalter (11), welcher durch die Steuereinrichtung (3) zwischen einem elektrisch leitenden Schaltzustand, in welchem die Spannungsversorgungseinheit (10) mit dem Schaltungseingang (4) gekoppelt ist, und einem elektrisch sperrenden Schaltzustand schaltbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schaltungsanordnung (2) eine mit dem Taster (18) und der Steuereinrichtung (3) gekoppelte Zustandserfassungseinrichtung (23) umfasst, die dazu ausgebildet ist, einen Schaltzustand des Tasters (18) zu erfassen und ein den Schaltzustand des Tasters (18) wiedergebendes Zustandssignal (26) an die Steuereinrichtung (3) auszugeben, wobei die Steuereinrichtung (3) dazu ausgebildet ist, abhängig von dem Zustandssignal (26) den elektrischen Schalter (11) zu schalten und dass die Schaltungsanordnung (2) eine zwischen dem elektrischen Schalter (11) und der Zustandserfassungseinrichtung (23) geschaltete Entkopplungseinrichtung (12) umfasst, die dazu ausgebildet ist, die Zustandserfassungseinrichtung (23) zumindest teilweise von dem elektrischen Schalter (11) elektrisch zu entkoppeln.
Schaltungsanordnung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandserfassungseinrichtung (23) einen Gleichrichter, insbesondere eine Diode (52) aufweist, der mit den Taster (18) und mit einem Spannungsteiler verbunden ist, und dass am Spannungsteiler das Zustandssignal (26) abgegriffen werden kann.
Schaltungsanordnung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandserfassungseinrichtung (23) eine Schaltungsanordnung aufweist, bei der zwischen einem Eingang (22) und einem Ausgang (24) der Zustandserfassungseinrichtung (23) zumindest ein Widerstand (27) geschaltet ist, bei der der Ausgang (24) über eine Parallelschaltung aus einem weiteren Widerstand (28) und einer Diode (29) mit einer Gleichspannungsquelle gekoppelt ist und bei der der Ausgang (24) über eine Parallelschaltung aus einer zweiten Diode (30) und einem weiteren Widerstand (31) mit dem Bezugspotential (9) der Schaltungsanordnung (2) gekoppelt ist.
Schaltungsanordnung (2) nach einem der Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinrichtung (12) einen Ohmschen Widerstand (36) und/oder eine erste Diode (34) aufweist, deren Kathode mit dem elektrischen Schalter (11) und deren Anode mit der Zustandserfassungseinrichtung (23) gekoppelt ist.
Schaltungsanordnung (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinrichtung (12) eine zweite Diode (35) aufweist, deren Anode mit dem Schalter (11) und deren Kathode mit dem Kathode der ersten Diode (34) und der Spannungsversorgungseinheit (10) verbunden ist.
Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandserfassungseinrichtung (23) dazu ausgebildet ist, an die Steuereinrichtung (3) eine elektrische Spannung (U_Z) als Zustandssignal (26) auszugeben, welche in einem offenen Schaltzustand des Tasters (18) zumindest eine erste Eigenschaft und in einem geschlossenen Schaltzustand des Tasters (18) zumindest eine zweite Eigenschaft aufweist.
Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3) dazu ausgebildet ist, nach Erkennen einer Betätigung des Tasters (18) anhand des Zustandssignals (26) den Schaltzustand des elektrischen Schalters (11) zu wechseln, insbesondere nach Erkennen einer Betätigung des Tasters (18) im leitenden Schaltzustand des elektrischen Schalters (11) selbigen Schalter (11) in den elektrisch sperrenden Schaltzustand zu schalten.
Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3) dazu ausgebildet ist, nach Abschließen eines Betriebsprozesses des Hausgerätes (1) den elektrischen Schalter (11) in den elektrisch sperrenden Schaltzustand zu schalten.
Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schalter (11) ein bistabiles Relais ist.
Schaltungsanordnung (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das bistabile Relais zwei Spulen (37, 38) aufweist, wobei die Spulen (37, 38) einerseits mit einer Betriebsgleichspannung U_B der Spannungsversorgungseinheit (10) und andererseits jeweils mit dem Kollektor eines NPN-Bipolartransistors (41, 42) gekoppelt sind, dessen jeweiligen Emitters mit dem Bezugspotential (9) der Schaltungsanordnung (2) verbunden sind, und dass die jeweilige Basis der NPN-Bipolartransistoren (41) über Steuerleitungen (16) mit der Steuereinrichtung (3) gekoppelt sind.
Schaltungsanordnung (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis des für das Schließen des Schalters (11) zuständigen Bipolartransistors (41) über einen Ohmschen Widerstand (46) mit einer Gleichspannungsquelle gekoppelt ist, die eine Gleichspannung V bereitstellt, wenn der Taster (18) betätigt wird.
Schaltungsanordnung (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das bistabile Relais eine Spule (43) umfasst, die je nach Stromrichtung eines Stromimpulses den Schalter (11) öffnet oder schließt und die mit einem ersten Schalter (44) und mit einem zweiten Schalter (45) verbunden ist, wobei eine Seite der Spüle (43) über den ersten Schalter (44) und die andere Seite der Spüle (43) über den zweiten Schalter (45) mit einer Gleichspannung (V) oder mit einem Bezugspotential (9) verbunden ist, und dass der erste und der zweite Schalter (44, 45) über Signalleitungen (16, 17) ansteuerbar sind, die mit der Steuereinrichtung (3) verbunden sind.
Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (2) einen mit einem Steuereingang (11a, 11b) des elektrischen Schalters (11) gekoppelten elektrischen Energiespeicher (32) aufweist und der elektrische Schalter (11) zum Aufrechterhalten des leitenden Schaltzustands mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher (32) versorgbar ist.
Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuereingang (11a, 11b) des elektrischen Schalters (11) mit der Spannungsversorgungseinheit (10) und/oder mit dem Taster (18) gekoppelt ist, so dass bei Betätigen des Tasters (18) durch die Bedienperson der elektrische Schalter (11) von dem elektrisch sperrenden in den elektrisch leitenden Schaltzustand schaltbar ist.
Hausgerät (1) mit einer Schaltungsanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Betreiben eines Hausgerätes (1) mit einer Schaltungsanordnung (2), wobei Betriebsprozesse des Hausgerätes (1) durch eine Steuereinrichtung (3) gesteuert werden, mit den Schritten:
- Anlegen einer Versorgungswechselspannung (U_V) an einen Schaltungseingang (4) der Schaltungsanordnung (2),

- Koppeln einer mit der Steuereinrichtung (3) gekoppelten Spannungsversorgungseinheit (10) mit dem Schaltungseingang (4) über einen Taster (18),

- Bereitstellen einer Betriebsgleichspannung (U_B) für die Steuereinrichtung (3) aus der Versorgungswechselspannung (U_V) durch die Spannungsversorgungseinheit (10), und

- Schalten eines parallel zum Taster (18) geschalteten elektrischen Schalters (11) zwischen einem elektrisch leitenden Schaltzustand, in welchem die Spannungsversorgungseinheit (10) mit dem Schaltungseingang (4) gekoppelt ist, und einem elektrisch sperrenden Schaltzustand durch die Steuereinrichtung (3),
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Schaltzustand des Tasters (18) mittels einer mit dem Taster (18) und der Steuereinrichtung (3) gekoppelten Zustandserfassungseinrichtung (23) erfasst wird ,dass ein den Schaltzustand des Tasters (18) wiedergebendes Zustandssignal (26) an die Steuereinrichtung (3) ausgegeben wird, wobei die Steuereinrichtung (3) den elektrischen Schalter (11) abhängig von dem Zustandssignal (26) schaltet, und dass die Zustandserfassungseinrichtung (23) mittels einer zwischen dem elektrischen Schalter (11) und der Zustandserfassungseinrichtung (23) geschalteten Entkopplungseinrichtung (12) zumindest teilweise von dem elektrischen Schalter (11) elektrisch entkoppelt.